Feladat: 2718. fizika feladat Korcsoport: 16-17 Nehézségi fok: átlagos
Füzet: 1994/január, 36. oldal  PDF file
Témakör(ök): Arkhimédész törvénye, Feladat
Hivatkozás(ok):Feladatok: 1993/március: 2718. fizika feladat

Mikor kell kisebb erő ugyanazon vödör megtartásához: ha levegővel van tele levegőben, vagy ha vízzel van tele a víz alatt?

A szöveg csak Firefox böngészőben jelenik meg helyesen. Használja a fenti PDF file-ra mutató link-et a letöltésre.

A vödörben levő anyag megtartásához nem kell erőt kifejtenünk, ugyanis a rá ható erők (a nehézségi erő és a felhajtóerő) eredője nulla. A vödörre is hat mindkét esetben a felhajtóerő és a nehézségi erő, ezek eredőjének ellenerejével kell tartnunk a vödröt:

F=|mg-ϱkVg|=|ϱ-ϱk|Vg,
ahol m=ϱV a vödör tömege, ϱ a vödör sűrűsége, V a vödör anyagának térfogata, ϱk az adott közeg sűrűsége.
Ha ϱ>ϱvíz, akkor nyilván vízben könyebb megtartani a vödröt. Igaz ez akkor is, ha ϱ<ϱvíz, de
ϱvíz-ϱ<ϱ-ϱlevegő,
azaz
ϱ>ϱvíz+ϱlevegő2.
Ez általában teljesül. Ha ϱ kisebb a víz és levegő sűrűségének számtani közepénél, akkor a levegőben könyebb megtartani. A ,,tartani'' ϱ<ϱvíz esetén azt jelenti, hogy meg kell akadályoznunk a vödör felemelkedését.